Кадр из фильма «Уоллес и Громит: Пикник на Луне»
Американские астрономы обнаружили, что кора Луны в обращенном к Земле полушарии толще, чем на обратной стороне. При этом слагающие ее породы не монолитны, а пористы. Эти выводы основаны на результате анализа данных со спутников гравитационной разведки GRAIL в сочетании с информацией, полученной ранее спутником LRO и в рамках программы «Аполлон». Подробности со ссылкой на статью в журнале Science приводит официальный сайт NASA, а также Nature News.
Группа исследователей из 12 научных центров в США и Франции представила результаты анализа данных, собранных двумя спутниками-близнецами GRAIL. Эти аппараты в начале 2012 года вышли на орбиту вокруг Луны и затем провели измерение гравитационного поля нашего естественного спутника. Данные гравитационной разведки позволили ученым определить распределение масс внутри небесного тела и, в частности, измерить толщину лунной коры. Тогда исследователи выяснили, что кора Луны заметно тоньше, чем считалось ранее и вдобавок ее толщина коррелирует с рельефом поверхности. Под ударными кратерами на обратной стороне Луны кора тоньше всего, а под горными массивами, напротив, толще.
В новом исследовании эти факты получают свое объяснение. Планетологи не только определили толщину коры, но и оценили ее плотность в разных местах. Совместив данные GRAIL с результатами предыдущей орбитальной автоматической станции LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter, составил самую точную карту Луны) и с данными сейсмологических наблюдений при помощи оставленных астронавтами приборов, ученые построили трехмерную модель коры спутника.
Толщина лунной коры
Схема: Miljkovic, K. et al. Science 342, 724–726 (2013).
Слева видимая, справа обратная сторона. Цвет кодирует толщину в километрах; видно, что толщина коры варьируется от нескольких до полусотни километров.
Ключевой особенностью новой модели является не только высокая степень детализации, но и меньшая плотность коры по сравнению с предыдущими оценками. Ученые пришли к выводу о том, что плотность коры в среднем должна быть либо 3220, либо 3150 килограмм на метр кубический: эти два числа соответствуют двум разным предположениям о толщине коры в месте посадки «Аполлона-12» и «Аполлона-14» (либо 34, либо 38 километров). Наиболее тонкие участки в ударных кратерах могут быть покрыты корой толщиной всего в один километр: по мнению исследователей, в момент столкновения с астероидом кора была в этих местах пробита насквозь. А высокая пористость коры, в которой, по расчетам, может быть до 12 процентов пустот, обусловлена растрескиванием при ударах.
Отдельное исследование, проведенное тем же коллективом, показало также то, что видимая сторона Луны могла быть изначально менее прочной и удар равной силы оставлял на ней кратеры большего размера. Эта особенность обусловлена тем, что видимая сторона имела более высокую температуру мантии и, как следствие, мантия и кора были мягче, чем на обратной стороне. Повышенная температура, в свою очередь объясняется неравномерным распределением радиоактивных изотопов, распад которых разогревает как Луну, так и Землю. Причина такой асимметрии неясна, но у ученых есть ряд предположений, проверка которых требует дополнительных исследований.
Изучение строения Луны важно не только в контексте возможного освоения спутника, но и в контексте геофизических исследований в целом. Понимание того, как менялась Луна, может помочь геологам лучше понять и строение нашей планеты. Луна и Земля, по одной из теорий (поставленной под сомнение, но не опровергнутой) имеют общее происхождение: разделение Земли и Луны произошло после катастрофического столкновения растущей Земли с Тейей, гипотетическим небесным телом.
